水上漂浮光伏电站可能帮助非洲克服困难
漂浮的光电板可能会有用武之地。今年,严重的干旱影响了非洲许多水电站的电力供应。同时,烈日也造成了水库蓄水的不断蒸发和减少。因此,有研究人员问为什么不用光伏发电?浮动光伏板可以在现有水电涡轮机组的基础上增加电力供应,同时为水面提供遮蔽,减少水分蒸发。
目前,研究人员对安装越来越感兴趣浮动光伏水库和其他水体(滩涂、被淹的露天煤矿等)的面板。).非洲计划是一个令人信服的例子。
A 非洲拥有世界上最丰富的太阳能资源
今年1月,位于意大利伊斯普拉的欧盟委员会联合研究中心的研究人员发表了一项研究,旨在探索在非洲阳光最充足的大陆上建设水力发电和太阳能混合发电站的巨大潜力。首席研究员Rocio Gonzalez Sanchez认为,只有1%的非洲大陆水库面积可以通过光伏板翻倍,达到58吉瓦。使非洲大陆的总发电量增加四分之一。
非洲大陆的一些最大的水库可能会从中受益,包括埃及尼罗河上的阿斯旺高地----撒哈拉沙漠的太阳使水库因蒸发而损失了大约四分之一的年水量----南部非洲赞比西河上的卡里巴和卡布拉巴萨大坝以及加纳的阿科松博大坝。桑切斯说,这种选择比建造更多的大坝更便宜,而且没有用水库淹没土地的环境和社会不利影响。
非洲缺电的问题很严重。许多家庭不仅还没有通电,而且也无法满足快速经济增长带来的电力需求。水电一直是许多非洲国家的电力支柱,但长期干旱使水电难以为继。但桑切斯表示,非洲拥有世界上最丰富的太阳能资源,是欧洲的两倍。在研究了非洲大陆146个大型水库的水面数据后,她认为漂浮的光伏板是最大限度利用现有水资源发电的重要机会。
此外,使用太阳能电池板覆盖水面可以减少蒸发。她估计,这种方法每年可以帮助非洲大陆节省近10亿立方米的水,足以每年增加170 GWh的水轮机发电量。
非洲许多水电大坝的水库淹没了大片平地。因此,建造水坝不仅占用大量土地,而且容易因蒸发而流失水分。但是如果在大面积的水面上竖起漂浮的光伏板,缺点就可以变成优点。
肯尼亚计划在塔纳河和特克威尔河的三个水库中建造漂浮的光伏电站。桑切斯认为,有大面积的水域和水库适合部署漂浮太阳能。还有尼日利亚的Kai-nji大坝水库、苏丹的Merowe和Roseires水库以及科特迪瓦的Kai-nji大坝水库。喀麦隆的Buyo水库(Buyo)、Lagdo水库(Lagdo)和坦桑尼亚的Mtera水库(Mtera)。
B 漂浮光伏发电在全世界越来越受欢迎
浮动光伏板的部署在全球越来越受欢迎,有专家预测,它将很快成为继屋顶分布式和地面太阳能板之后的“第三大”太阳能部署模式。据德国清洁技术咨询公司Apricum的弗兰克·豪格维茨(Frank Haugwitz)估计,超过35个国家已经建立了350个漂浮太阳能系统,但大多数规模都不大。到去年年底,这些漂浮太阳能系统的总装机容量仅为2.6吉瓦。
日本早在10多年前就率先研究了这种模式,但此后中国一直处于领先地位。世界上目前使用的最大的漂浮太阳能项目位于安徽省的一个水下煤矿,总装机容量为150兆瓦。亚洲其他地区对这项技术的兴趣也在增长。
目前在建的最大的漂浮太阳能发电项目位于韩国新万金,这里曾经是一片滩涂。该项目计划投资40亿美元,总装机容量2.1 GW,将于2025年投入运营。印度喀拉拉邦的漂浮太阳能光伏项目位于Banasura Sagar水库。马哈拉施特拉邦还提到,将在印度最大的水电项目之一——科伊纳电站水库部署一个600兆瓦的浮动光伏项目。
据报道,新加坡正在探索在海上安装漂浮太阳能电池板为数据中心供电的想法。技术人员考虑在海上风力涡轮机之间安装浮动太阳能电池板,以利用其并网优势。台湾、泰国、越南等亚洲国家和地区也有这样的计划。
欧洲国家也越来越感兴趣。德国可再生能源公司BayWa去年在荷兰一个被洪水淹没的掩体上完成了一个27兆瓦的项目。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer Institute for Solar energy Systems)去年为该公司进行的一项研究建议,使用被水淹没的露天褐煤坑来部署漂浮的光伏板。在德国东部470平方公里的农村地区有500个这样的坑。该研究所估计,这些地雷的潜在部署规模理论上可以达到56吉瓦。即使覆盖率达到5%,装机容量也能达到2.74 GW,相当于两个大型化石燃料发电站。
C 水光伏发电可能帮助非洲
从表面上看,在水上部署太阳能电池板的成本通常比在地面上高出约10%至20%。但漂浮式光伏板有它的优势:不占地,粉尘污染少,不需要平整土地,也不需要砍树拆楼,水面比陆地凉,所以能量产出率通常更高。。
在大坝水库中部署浮动光伏板还有其他好处。并网输电线路唾手可得,两种发电方式可以互补。白天用太阳能发电,节水,晚上发电。
但最大的额外好处是,覆盖在水面上的太阳能电池板可以减少水的蒸发,从而增加水库的水力发电潜力,特别是在热带地区。由于水分蒸发,热带大部分地区的水库每年下降多达两米的水,这相当于其库容的三分之一。
结果,南部非洲的卡里巴大坝水库失去了四分之一的取水口。加纳的阿科松博大坝水库损失过半。没有可行的方法来减少蓄水的巨大损失。太阳能电池板可能是答案。
关于浮动光伏板对野生动植物或更广泛环境的潜在影响,尚未进行相关的环境影响研究或其他详细分析。桑切斯认为,水下光线减少或水温变化可能会对渔业造成潜在损害。这些变化也将减少藻类的生长,这可能有利于受藻华困扰的淡水生态系统。在非洲,一些浮动面板可能会受到鳄鱼或河马的攻击。同样,这种基础设施可能会阻碍这些动物和其他动物获得水资源。
世界银行三年前的一份报告称,由于土地限制了太阳能的发展,浮动光伏板为全球太阳能发电开辟了新的领域,尤其是在土地受限的国家。Haugwitz说,世界银行目前正在考虑为巴基斯坦、土耳其、乌克兰、马里和科特迪瓦的水力发电和太阳能混合发电厂提供资金。
对太阳能利用的土地限制也催生了一些其他的解决方案。根据加州大学圣巴巴拉分校的Brandi McK-uin的研究,加州可以将超过6000公里的灌溉运河网络(世界上最大的输水系统)变成“太阳能运河”,可以取代灌溉泵。柴油发电机提供电力。
灌溉渠中水流湍急,阻碍了太阳能电池板漂浮在水面上,因此需要将其安装在渠上方的金属支架或悬索上,但其遮挡阳光的作用仍能在很大程度上得以保留。McCon在3月份发表在《自然可持续发展》杂志上的一项研究指出,就像漂浮在水面上的太阳能电池板一样,悬挂的太阳能电池板也可以减少灌溉渠中的水分蒸发。并且可以减少杂草的滋生。
显而易见,无论是漂浮还是悬浮,太阳能电池板似乎都以前所未有的方式发挥作用。